專(zhuān)利名稱(chēng)：一種縱向輸出回旋管降壓收集極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種縱向輸出回旋管降壓收集極結(jié)構(gòu)，屬于真空電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
回旋管作為真空電子技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最為重要的一類(lèi)高功率微波源，是利用電子注與微波電磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生和放大微波的電子器件。它具有高工作頻率、高效率、高峰值功率和高平均功率等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于可控?zé)岷司圩冄b置、微波武器、毫米波雷達(dá)、精確制導(dǎo)、陶瓷燒結(jié)、通信、電子對(duì)抗、電視廣播、粒子加速器、微波遙感、微波能應(yīng)用等科研、工業(yè)、軍用和民用微波電子系統(tǒng)，對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的作用?；匦芙Y(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，在很寬的頻率范圍，特別是在毫米波、亞毫米及太赫茲波段能以多種方式產(chǎn)生脈沖峰值功率與連續(xù)波功率，因而在國(guó)際上受到高度重視。在等離子體物理學(xué)和相對(duì)論電子學(xué)的發(fā)展帶動(dòng)下，人們研制出了能夠在此波段有效工作的快波
器件-回方定管(1. Twiss R. Q. , Roberts J. A. Electromagnetic radiation from
electrons rotating in an ionized medium under the action of a uniform magneticfield. Aust. J. Phys. 1958, 11: 424 432. 2. Schneider J. Stimulated emissionof radiation by relativistic electrons in a magnetic field. Phys. Rev. Lett,1959, 2: 504-508.3. A. V. Gaponov, “Interaction between irrectilinear
electron beams and electromagnetic waves in transmission lines, ” Izv. VUZov.Radiofiz. , vol. 2，pp. 836-837，1959.)。通常回旋管器件的電子效率在30%左右，高次回旋諧波器件的效率更低。如果能采用降壓收集極技術(shù)，有效提高回旋器件效率，使經(jīng)過(guò)注-波互作用后的高能電子注再次釋放能量，通常提高5%-20%的電子效率；同時(shí)將再次釋放能量后的電子注的剩余 能量在收集極區(qū)全部吸收，大幅減小高能電子注對(duì)收集極區(qū)域的沖擊。綜上所述，如何在縱向輸出回旋管上采用降壓收集極結(jié)構(gòu)，提高整管工作效率，減少高能電子注對(duì)收集極沖擊，同時(shí)使高能量電子束得到有效減速和充分吸收，控制二次發(fā)射電子，是提高回旋管穩(wěn)定性，獲得高功率高效率的關(guān)鍵，也正是目前回旋管研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種縱向輸出回旋管降壓收集極結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是為了提高縱向輸出回旋管的器件效率，以及降低高能電子注對(duì)收集極沖擊強(qiáng)度，從而使得縱向輸出回旋管具有更高的穩(wěn)定性和效率，本實(shí)用新型的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)縱向輸出回旋管的降壓收集極結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是降壓收集極結(jié)構(gòu)包括外半徑為R3、內(nèi)半徑為R1的圓波導(dǎo)和外半徑為R3、內(nèi)入口半徑為半徑為R1出口半徑為R2的半徑漸變圓波導(dǎo)組成的輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器，內(nèi)半徑為R3和外半徑為R4的圓環(huán)介質(zhì)片，和外半徑為R6、內(nèi)半徑分別為R4和R5的突變圓波導(dǎo)組成的收集極；輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器與收集極活動(dòng)連接，圓環(huán)介質(zhì)片固定于模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器與外半徑為R6、內(nèi)半徑分別為R4的圓波導(dǎo)收集極之間，使得模式過(guò)渡器與收集極間電壓保持隔離，同時(shí)使這兩個(gè)部分保持同軸，其中，&〈&〈&〈&〈&〈& ;模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器內(nèi)空心部分與收集極的內(nèi)空心部分共同形成電子注通道。所述輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器的母線為曲線或折線結(jié)構(gòu)。所述收集極的母線為曲線或折線結(jié)構(gòu)。所述輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器和收集極為金屬結(jié)構(gòu)材料制作。所述圓環(huán)介質(zhì)片的橫截面形狀為圓形、圓環(huán)扇形、梯形、三角形、正方形或多邊形中的任一種。所述圓環(huán)介質(zhì)片的材料為氧化鋁陶瓷、氧化鈹陶瓷或氮化硼陶瓷材料中的任一種。當(dāng)回旋管工作時(shí)，在收集極上加上低于輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器上的電壓用以降壓。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的縱向輸出回旋管的降壓收集極結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的縱向輸出回旋管的收集極結(jié)構(gòu)相比，增加的降壓收集極結(jié)構(gòu)能夠有效地降低高能電子注對(duì)收集極沖擊強(qiáng)度，從而使得縱向輸出回旋管具有更高的穩(wěn)定性和電子注效率，在毫米波、亞毫米及太赫茲波段獲得更大的輸出功率；此外，本實(shí)用新型能夠大大降低回旋管器件的工作電壓，有利于降低器件對(duì)工作電源輸出功率的要求。

圖1為縱向輸出回旋管的降壓收集極結(jié)示意圖圖2為縱向輸出回旋管的降壓收集極結(jié)構(gòu)A-A剖視圖I輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器，2介質(zhì)圓環(huán)片，3收集極，4電子注通道。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體的描述，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。實(shí)施例如圖1所示，縱向輸出回旋管的降壓收集極結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，可廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電子回旋脈塞器件，包括回旋振蕩管、回旋速調(diào)管、回旋行波管、回旋返波管與回旋行波速調(diào)管。其特點(diǎn)是該降壓收集極結(jié)構(gòu)包括外半徑為R3、內(nèi)半徑為R1的圓波導(dǎo)和外半徑為R3、內(nèi)入口半徑為半徑為R1出口半徑為R2的半徑漸變圓波導(dǎo)組成的輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器I，內(nèi)半徑為R3和外半徑為R4的圓環(huán)介質(zhì)片2，和外半徑為R6、內(nèi)半徑分別為R4和R5的突變圓波導(dǎo)組成的收集極3 ;輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器I與收集極3活動(dòng)連接，圓環(huán)介質(zhì)片2固定于模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器I與外半徑為R6、內(nèi)半徑分別為R4的圓波導(dǎo)收集極3之間，使得模式過(guò)渡器與收集極間電壓保持隔離，同時(shí)使這兩個(gè)部分保持同軸，其中，R1<R2<R3<R5<R4<R6 ;模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器內(nèi)空心部分與收集極的內(nèi)空心部分共同形成電子注通道4。[0021]所述輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器I的母線為曲線或折線結(jié)構(gòu)。所述收集極3的母線為曲線或折線結(jié)構(gòu)。所述圓環(huán)介質(zhì)片2的橫截面形狀為圓形、圓環(huán)扇形、梯形、三角形、正方形或多邊形中的任一種。所述圓環(huán)介質(zhì)片2的材料為氧化鋁陶瓷、氧化鈹陶瓷或氮化硼陶瓷材料中的任一種。當(dāng)回旋管工作時(shí)，在收集極3上加上低于輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器I上的電壓用以降壓。
根據(jù)相應(yīng)的回旋管工作參數(shù)(包括工作電壓與降壓值的大小)與電子注參數(shù)對(duì)降壓收集極結(jié)構(gòu)尺寸做相應(yīng)調(diào)整，輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器I內(nèi)空心部分與收集極3的內(nèi)空心部分共同形成電子注通道4。根據(jù)回旋器件行波段的工作模式和所要求的輸出模式，利用三維電磁仿真軟件對(duì)輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真模擬，獲得其色散特性和耦合阻抗，選取合適的輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器，原則是在保證輸出模式純度的前提下，最大限度地抑制競(jìng)爭(zhēng)模式。通過(guò)在輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器)和收集極間加入圓環(huán)介質(zhì)片并調(diào)整圓環(huán)介質(zhì)片的幾何結(jié)構(gòu)與厚度，對(duì)輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器和收集極做有效隔斷。當(dāng)回旋管工作時(shí)，在收集極上加上低于輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器電壓的合適電壓用以降壓，從而對(duì)電子注剩余動(dòng)能有效地回收，降低高能電子注對(duì)收集極轟擊強(qiáng)度，使得縱向輸出回旋管具有更高的穩(wěn)定性和電子注效率，并在毫米波和亞毫米及太赫茲波段獲得更大的輸出功率；此外，本發(fā)明能夠大大降低回旋管器件的工作電壓，有利于降低器件對(duì)工作電源輸出功率的要求。
權(quán)利要求1.一種縱向輸出回旋管的降壓收集極結(jié)構(gòu)，其特征在于該降壓收集極結(jié)構(gòu)包括外半徑為R3、內(nèi)半徑為R1的圓波導(dǎo)和外半徑為R3、內(nèi)入口半徑為半徑為R1出口半徑為R2的半徑漸變圓波導(dǎo)組成的輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器(1)，內(nèi)半徑為R3和外半徑為R4的圓環(huán)介質(zhì)片(2)，和外半徑為R6、內(nèi)半徑分別為&和R5的突變圓波導(dǎo)組成的收集極(3);輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器(I)與收集極(3)活動(dòng)連接，圓環(huán)介質(zhì)片(2)固定于模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器(I)與外半徑為R6、內(nèi)半徑分別為R4的圓波導(dǎo)收集極(3)之間，使得模式過(guò)渡器與收集極間電壓保持隔離，同時(shí)使這兩個(gè)部分保持同軸，其中，&<&<&<&< R4< R6;模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器內(nèi)空心部分與收集極的內(nèi)空心部分共同形成電子注通道⑷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述縱向輸出回旋管的降壓收集極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器(I)的母線為曲線或折線結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述縱向輸出回旋管的降壓收集極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述收集極(3)的母線為曲線或折線結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述縱向輸出回旋管的降壓收集極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器(I)和收集極(3)為金屬結(jié)構(gòu)材料制作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述縱向輸出回旋管的降壓收集極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述圓環(huán)介質(zhì)片(2)的橫截面形狀為圓形、圓環(huán)扇形、梯形、三角形或正方形中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述縱向輸出回旋管的降壓收集極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述圓環(huán)介質(zhì)片(2)的材料為氧化鋁陶瓷、氧化鈹陶瓷或氮化硼陶瓷材料中的任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述縱向輸出回旋管的降壓收集極結(jié)構(gòu)，其特征在于當(dāng)回旋管工作時(shí)，在收集極(3)上加上低于輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器(I)上的電壓用以降壓。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種縱向輸出回旋管的降壓收集極結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是該輸出模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器(1)與收集極(3)活動(dòng)連接，圓環(huán)介質(zhì)片(2)固定于模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器(1)與外半徑為R6、內(nèi)半徑分別為R4的圓波導(dǎo)收集極(3)之間，使得模式過(guò)渡器與收集極間電壓保持隔離，同時(shí)使這兩個(gè)部分保持同軸，其中，R1<R2<R3<R5<R4<R6；模式過(guò)渡器或輸出模式轉(zhuǎn)換器內(nèi)空心部分與收集極的內(nèi)空心部分共同形成電子注通道(4)。
文檔編號(hào)H01J23/027GK202905655SQ20122050563
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者李宏福 申請(qǐng)人:成都智向科技有限公司